WO2019116722A1 - Power conversion device - Google Patents

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瑞紀 中原
尊衛 嶋田
公久 古川
充弘 門田
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Abstract

Provided is a power conversion device which can be configured inexpensively and in which initial charging can be performed quickly. Accordingly, the power conversion device (100) is provided with: a power converter cell (10) having a first converter (11) for converting a first AC voltage to a first DC voltage (Vd c1), a second converter (12) for converting the first DC voltage (Vd c1) to another voltage (Vd c2), and a first capacitor (16) charged by the first DC voltage (Vd c1); and a control circuit (103) for allowing charging of the first capacitor (16) while changing the operational state of the first converter (11) in accordance with the first DC voltage (Vd c1).

Description

電力変換装置Power converter
　本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.
　従来より、交流系統または直流系統と連系し、高電圧を入出力するために複数台の直列接続された電力変換器セル（以下、セルという）を有する電力変換装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。一般的に、この種の電力変換装置においては、各セルは、コンバータやダイオードブリッジ等の整流回路と、その後段で直流電圧を平滑するコンデンサと、を備えている。そして、装置起動時に各セルのコンデンサが充電されていない状態から交流系統または直流系統に連系すると、整流回路を介してコンデンサに突入電流が流れ、ダイオードやコンデンサが破壊する可能性がある。その対策として、下記特許文献１には、起動時に予めコンデンサを充電し、コンデンサが十分に充電されてから連系する構成が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device has been known that has a plurality of series-connected power converter cells (hereinafter referred to as cells) in interworking with an alternating current system or a direct current system and inputting / outputting high voltage. Non-Patent Document 1). Generally, in this type of power conversion device, each cell is provided with a rectifier circuit such as a converter or a diode bridge, and a capacitor for smoothing a DC voltage in the subsequent stage. Then, when the capacitor of each cell is not charged at the time of device startup, if it is connected to an AC system or a DC system, an inrush current may flow to the capacitor via the rectifier circuit, and the diode or the capacitor may be broken. As a countermeasure, Patent Document 1 below describes a configuration in which the capacitor is charged in advance at the time of start-up, and the capacitor is fully charged and then interconnected.
特開２０１１－２２３７３５号公報JP 2011-223735 A
　しかし、特許文献１に記載された技術によれば、各セルのコンデンサを一台ずつ順番に充電するため、初充電が完了するまでに長時間を要するという問題がある。また、初充電用の電源回路等、初充電用のための回路構成が大規模になるため、高コスト化するという問題もある。
　この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、安価に構成できるとともに迅速に初充電を行える電力変換装置を提供することを目的とする。 However, according to the technology described in Patent Document 1, there is a problem that it takes a long time to complete the initial charging because the capacitors of each cell are charged one by one in order. In addition, since the circuit configuration for the initial charge, such as the power supply circuit for the initial charge, becomes large, there is a problem that the cost is increased.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can be configured inexpensively and can perform initial charge quickly.
　上記課題を解決するため本発明の電力変換装置は、第１の交流電圧を第１の直流電圧に変換する第１の変換器と、前記第１の直流電圧を他の電圧に変換する第２の変換器と、前記第１の直流電圧によって充電される第１のコンデンサと、を有する電力変換器セルと、前記第１の直流電圧に応じて前記第１の変換器の動作状態を変更しつつ、前記第１のコンデンサに対する充電を行わせる制御回路と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power converter according to the present invention comprises a first converter for converting a first AC voltage to a first DC voltage, and a second converter for converting the first DC voltage to another voltage. A power converter cell having a converter of claim 1 and a first capacitor charged by said first DC voltage, and changing the operating state of said first converter according to said first DC voltage And a control circuit for charging the first capacitor.
　本発明によれば、電力変換装置を安価に構成できるとともに迅速に初充電を行える。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to comprise an electric power converter inexpensively, initial charge can be performed rapidly.
本発明の第１実施形態による電力変換装置のブロック図である。It is a block diagram of a power converter by a 1st embodiment of the present invention. 電力変換器セルの要部の回路図である。It is a circuit diagram of the principal part of a power converter cell. 電力変換装置の要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of a power converter. 中央制御回路が実行する制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program which a central control circuit runs. 前段セル制御回路が実行する制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program which a front | former stage cell control circuit runs. 前段ＤＣリンク電圧および後段ＤＣリンク電圧の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of a front stage DC link voltage and a rear stage DC link voltage. フルブリッジ回路に供給されるドライブ信号の波形図である。It is a wave form diagram of the drive signal supplied to a full bridged circuit. 前段セル制御回路の要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of a front | former stage cell control circuit. 第２実施形態において前段セル制御回路が実行する制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program which a front | former stage cell control circuit runs in 2nd Embodiment. 第２実施形態における前段ＤＣリンク電圧および後段ＤＣリンク電圧の波形図である。It is a wave form diagram of the front | former stage DC link voltage in 2nd Embodiment, and a back | latter stage DC link voltage. 第３実施形態による電力変換システムのブロック図である。It is a block diagram of the power conversion system by a 3rd embodiment.
［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
　図１は、本発明の第１実施形態による電力変換装置１００のブロック図である。
　電力変換装置１００は、系統電源１０１から入力される電力を変換し、外部の負荷装置１０２に出力する。電力変換装置１００は、開閉器１２９，１３２と、リアクトル１３０と、初充電用抵抗器１３１と、３台の電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、中央制御回路１０３（制御回路）と、を備えている。 First Embodiment
<Configuration of First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram of a power converter 100 according to a first embodiment of the present invention.
The power conversion device 100 converts the power input from the system power supply 101 and outputs the power to an external load device 102. Power converter 100 includes switches 129 and 132, reactor 130, an initial charge resistor 131, three power converter cells 10A, 10B and 10C, and a central control circuit 103 (control circuit). Have.
　電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、コンバータ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ（第１の変換器）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（第２の変換器）と、インバータ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃと、前段セル制御回路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと、後段セル制御回路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、前段ＤＣリンクコンデンサ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ（第１のコンデンサ）と、後段ＤＣリンクコンデンサ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ（第２のコンデンサ）と、を備えている。以下、電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを「電力変換器セル１０」と総称することがある。同様に、電力変換器セル１０の内部の構成要素も「コンバータ１１」、「ＤＣ／ＤＣコンバータ１２」、「インバータ１３」、「前段セル制御回路１４」、「後段セル制御回路１５」、「前段ＤＣリンクコンデンサ１６」および「後段ＤＣリンクコンデンサ１７」と称することがある。 Power converter cells 10A, 10B and 10C are converters 11A, 11B and 11C (first converter), DC / DC converters 12A, 12B and 12C (second converter), and inverters 13A and 13B, respectively. , 13C, first-stage cell control circuits 14A, 14B, 14C, second-stage cell control circuits 15A, 15B, 15C, first-stage DC link capacitors 16A, 16B, 16C (first capacitors), second-stage DC link capacitors 17A, 17B. , 17C (second capacitor). Hereinafter, power converter cells 10A, 10B, and 10C may be generically called "power converter cell 10." Similarly, the internal components of the power converter cell 10 are also “converter 11”, “DC / DC converter 12”, “inverter 13”, “pre-stage cell control circuit 14”, “post-stage cell control circuit 15”, “pre-stage It may be referred to as a DC link capacitor 16 "and a" post-stage DC link capacitor 17 ".
　コンバータ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、系統電源１０１からの交流電圧を変換して、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1A，Ｖdc1B，Ｖdc1C（第１の直流電圧。以下、これらを前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1と総称することがある）を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、前段ＤＣリンク電圧を変換して、前段ＤＣリンク電圧に対して絶縁された後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2A，Ｖdc2B，Ｖdc2C（第２の直流電圧。以下、これらを後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2と総称することがある）を発生する。インバータ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、後段ＤＣリンク電圧をそれぞれ交流電圧ＶoA，ＶoB，ＶoCに変換して出力する。 Converters 11A, 11B and 11C convert the AC voltage from system power supply 101 into the front stage DC link voltages V dc1A , V dc1B and V dc1C (first DC voltages, hereinafter referred to as “front stage DC link voltage V dc1 . To generate generically). The DC / DC converters 12A, 12B, and 12C convert the front stage DC link voltage and isolate the rear stage DC link voltages V dc2A , V dc2B , and V dc2C (second DC voltages, hereinafter referred to). , And may be collectively referred to as a post- stage DC link voltage V dc2 ). The inverters 13A, 13B, 13C convert the subsequent stage DC link voltages into AC voltages V oA , V oB , V oC and output them.
　前段セル制御回路１４は、コンバータ１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、を制御する。また、後段セル制御回路１５は、インバータ１３を制御する。そして、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を電源電圧として動作し、後段セル制御回路１５は、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2を電源電圧として動作する。前段ＤＣリンクコンデンサ１６は、コンバータ１１の出力側直流部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力側直流部と、に対して並列に接続されている。また、後段ＤＣリンクコンデンサ１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側直流部と、インバータ１３の入力側直流部と、に対して並列に接続されている。 The front-stage cell control circuit 14 controls the converter 11 and the DC / DC converter 12. Further, the post-stage cell control circuit 15 controls the inverter 13. The front-stage cell control circuit 14 operates using the front-stage DC link voltage V dc1 as a power supply voltage, and the rear-stage cell control circuit 15 operates using the rear-stage DC link voltage V dc2 as a power supply voltage. The front stage DC link capacitor 16 is connected in parallel to the output-side DC portion of the converter 11 and the input-side DC portion of the DC / DC converter 12. Further, the rear stage DC link capacitor 17 is connected in parallel to the output-side DC portion of the DC / DC converter 12 and the input-side DC portion of the inverter 13.
　中央制御回路１０３、前段セル制御回路１４および後段セル制御回路１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ＲＯＭには、ＣＰＵによって実行される制御プログラムや、各種データ等が格納されている。中央制御回路１０３は、各電力変換器セル１０の前段セル制御回路１４および後段セル制御回路１５に対して通信線１２８を介して接続され、各コンバータ１１、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および各インバータ１３の運転を制御している。なお、中央制御回路１０３と、各電力変換器セルとの通信手段は無線であってもよい。 The central control circuit 103, the previous-stage cell control circuit 14, and the subsequent-stage cell control circuit 15 include hardware as a general computer, such as a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), and a read only memory (ROM). The ROM stores control programs to be executed by the CPU, various data, and the like. The central control circuit 103 is connected to the front-stage cell control circuit 14 and the rear-stage cell control circuit 15 of each power converter cell 10 via the communication line 128, and each converter 11, each DC / DC converter 12, and each inverter It controls 13 operations. The communication means between the central control circuit 103 and each power converter cell may be wireless.
　系統電源１０１に対しては、開閉器１２９と、リアクトル１３０と、初充電用抵抗器１３１および開閉器１３２を有する並列回路と、電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各入力端子と、が直列に接続されている。これにより、電力変換器セル１０に含まれるコンバータ１１の入力端子が直列接続されている。さらに、各電力変換器セル１０の出力端子も直列に接続され、これら電力変換器セルの出力電圧の合計が電力変換装置１００の出力電圧になる。 For the system power supply 101, a parallel circuit having a switch 129, a reactor 130, an initial charge resistor 131 and a switch 132, and input terminals of the power converter cells 10A, 10B, 10C are in series. It is connected to the. Thus, the input terminals of the converter 11 included in the power converter cell 10 are connected in series. Furthermore, the output terminal of each power converter cell 10 is also connected in series, and the sum of the output voltages of these power converter cells becomes the output voltage of the power converter 100.
　図２は、電力変換器セル１０の要部（主として電力系統）の回路図である。
　コンバータ１１は、フルブリッジ接続されたスイッチング素子（符号なし）を有し、外部から入力された交流電圧を直流電圧に変換する。なお、図示の例において、スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。この直流電圧は後段に接続される前段ＤＣリンクコンデンサ１６によって平滑され、さらに後段に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を有するフルブリッジ回路２１２と、共振用インダクタ２０４，２０５と、共振用コンデンサ２０６と、トランス２０８と、ダイオードブリッジ回路２１４と、を有している。 FIG. 2 is a circuit diagram of the main part (mainly power system) of the power converter cell 10. As shown in FIG.
The converter 11 has a switching element (without a code) connected in full bridge, and converts an AC voltage input from the outside into a DC voltage. In the illustrated example, the switching element is a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The DC voltage is smoothed by the front stage DC link capacitor 16 connected to the rear stage, and is supplied to the DC / DC converter 12 connected to the rear stage. The DC / DC converter 12 includes a full bridge circuit 212 having switching elements Q1 to Q4, resonant inductors 204 and 205, a resonant capacitor 206, a transformer 208, and a diode bridge circuit 214.
　フルブリッジ回路２１２は、前段ＤＣリンクコンデンサ１６における直流電圧を、高周波交流電圧に変換し、トランス２０８の一次側を介して、トランス２０８の二次側に電力を供給する。トランス２０８の二次側に誘起された高周波交流電圧は、ダイオードブリッジ回路２１４によって直流電圧に変換される。変換された直流電圧は、後段ＤＣリンクコンデンサ１７によって平滑され、後段に接続されるインバータ１３に電力が供給される。フルブリッジ回路２１２から出力される電流は、共振用インダクタ２０４，２０５および共振用コンデンサ２０６によって電流共振を起こす。この電流共振によって、フルブリッジ回路２１２におけるスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のターンオフ時の遮断電流を小さくすることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の変換効率を向上させることができる。 The full bridge circuit 212 converts the DC voltage in the front stage DC link capacitor 16 into a high frequency AC voltage, and supplies power to the secondary side of the transformer 208 through the primary side of the transformer 208. The high frequency AC voltage induced on the secondary side of the transformer 208 is converted to a DC voltage by the diode bridge circuit 214. The converted DC voltage is smoothed by the rear stage DC link capacitor 17, and power is supplied to the inverter 13 connected in the rear stage. The current output from the full bridge circuit 212 causes current resonance by the resonant inductors 204 and 205 and the resonant capacitor 206. This current resonance makes it possible to reduce the blocking current at the time of turn-off of the switching elements Q1 to Q4 in the full bridge circuit 212, and to improve the conversion efficiency of the DC / DC converter 12.
　図３は、電力変換装置１００の要部（主として制御系統）のブロック図である。
　図３においては、図１に示したコンバータ１１と、前段ＤＣリンクコンデンサ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、後段ＤＣリンクコンデンサ１７と、を合わせた部分をＡＣ/ＤＣコンバータ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（以下、これらをＡＣ/ＤＣコンバータ３０と総称することがある）として示す。
　すなわち、各電力変換器セル１０は、ＡＣ/ＤＣコンバータ３０と、インバータ１３と、前段セル制御回路１４と、後段セル制御回路１５と、を備えている。 FIG. 3 is a block diagram of the main part (mainly control system) of the power conversion device 100. As shown in FIG.
In FIG. 3, portions combining the converter 11 shown in FIG. 1, the front stage DC link capacitor 16, the DC / DC converter 12, and the rear stage DC link capacitor 17 are AC / DC converters 30A, 30B, 30C ( Hereinafter, these may be generically referred to as AC / DC converter 30).
That is, each power converter cell 10 includes an AC / DC converter 30, an inverter 13, a front stage cell control circuit 14, and a rear stage cell control circuit 15.
　前段セル制御回路１４は、ＡＣ/ＤＣコンバータ３０から、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を受信し、その結果を、中央制御回路１０３に対して、前段ＤＣリンク電圧通知信号３１１として出力する。また、後段セル制御回路１５は、インバータ１３から後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2を受信し、その結果を、中央制御回路１０３に対して、後段ＤＣリンク電圧通知信号３１５として出力する。中央制御回路１０３は、前段ＤＣリンク電圧通知信号３１１と、後段ＤＣリンク電圧通知信号３１５と、に基づいて、前段セル制御回路１４に対して前段ＤＣリンク電圧指令値３０６と、後段ＤＣリンク電圧指令値３０７と、運転指令３０８と、を送信する。 The front-stage cell control circuit 14 receives the front-stage DC link voltage V dc1 from the AC / DC converter 30 and outputs the result to the central control circuit 103 as a front-stage DC link voltage notification signal 311. The post-stage cell control circuit 15 also receives the post- stage DC link voltage V dc2 from the inverter 13 and outputs the result to the central control circuit 103 as a post-stage DC link voltage notification signal 315. The central control circuit 103 instructs the front stage cell control circuit 14 to perform the front stage DC link voltage command value 306 and the rear stage DC link voltage command based on the front stage DC link voltage notification signal 311 and the rear stage DC link voltage notification signal 315. The value 307 and the driving command 308 are transmitted.
　また、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３から供給された前段ＤＣリンク電圧指令値３０６に基づいて、ゲート信号を生成し、ＡＣ/ＤＣコンバータ３０を駆動する。また、中央制御回路１０３は、外部から起動指令３１６が入力されることにより、所定の初充電動作を開始する。 Further, the front-stage cell control circuit 14 generates a gate signal based on the front-stage DC link voltage command value 306 supplied from the central control circuit 103 to drive the AC / DC converter 30. Further, the central control circuit 103 starts a predetermined initial charging operation by receiving the start command 316 from the outside.
〈第１実施形態の動作〉
（動作の概要）
　次に、本実施形態の動作を説明する。
　本実施形態においては、まず、中央制御回路１０３に本システムの起動指令３１６（図３参照）が入力される。これに対して、中央制御回路１０３は、開閉器１２９（図１参照）を閉じ、開閉器１３２を開く。すると、系統電源１０１からリアクトル１３０、初充電用抵抗器１３１およびコンバータ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを介して電流が流れる。 <Operation of First Embodiment>
(Summary of operation)
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the present embodiment, first, the central control circuit 103 receives the start command 316 (see FIG. 3) of the present system. On the other hand, the central control circuit 103 closes the switch 129 (see FIG. 1) and opens the switch 132. Then, current flows from the system power supply 101 through the reactor 130, the resistor 131 for initial charge, and the converters 11A, 11B and 11C.
　図２において、この時点では、コンバータ１１に属するスイッチング素子が全てオフ状態である。すると、コンバータ１１は、４個の還流用ダイオード（符号なし）を有する全波整流回路として機能する。従って、コンバータ１１の入力端子に交流電圧が印加されると、該交流電圧がコンバータ１１によって整流され、整流された直流電圧によって前段ＤＣリンクコンデンサ１６の充電が開始される。 In FIG. 2, at this point of time, all the switching elements belonging to converter 11 are in the off state. Then, the converter 11 functions as a full-wave rectifier circuit having four free wheeling diodes (not labeled). Therefore, when an AC voltage is applied to the input terminal of the converter 11, the AC voltage is rectified by the converter 11, and charging of the front stage DC link capacitor 16 is started by the rectified DC voltage.
　各電力変換器セル１０においては、対応する前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定の制御回路起動電圧Ｖ0（図６参照）まで上昇すると、前段セル制御回路１４が起動する。なお、前段セル制御回路１４は、対応する前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を電源電圧として用い、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1のモニタを開始する。さらに、中央制御回路１０３は、各前段セル制御回路１４に対して、動作モードを「初充電モードＭＤ１」に設定する旨の運転指令を送信する。 In each power converter cell 10, when the corresponding front stage DC link voltage V dc1 rises to a predetermined control circuit start voltage V 0 (see FIG. 6), the front stage cell control circuit 14 starts. The front-stage cell control circuit 14 starts monitoring the front-stage DC link voltage V dc1 using the corresponding front-stage DC link voltage V dc1 as a power supply voltage. Furthermore, the central control circuit 103 transmits, to each preceding cell control circuit 14, an operation command to set the operation mode to the "initial charge mode MD1".
　この初充電モードＭＤ１において、前段セル制御回路１４は、それぞれ、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1の目標値を所定電圧Ｖ1（図６参照）に設定する。より具体的には、前段セル制御回路１４は、それぞれ、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1と、所定電圧Ｖ1との比較を開始する。ここで、前段ＤＣリンクコンデンサ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの静電容量がＣA，ＣB，ＣCであったとすると、これら静電容量は、製造時のバラツキや、経年変化のバラツキ等によって、一般的には、異なる。これら静電容量の大小関係が「ＣA＜ＣB＜ＣC」であれば、電力変換器セル１０に含まれる前段ＤＣリンクコンデンサ１６の端子電圧、すなわち前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1Aが、最初に所定電圧Ｖ1に達する。 In the initial charge mode MD1, the front-stage cell control circuit 14 sets the target value of the front-stage DC link voltage V dc1 to the predetermined voltage V 1 (see FIG. 6). More specifically, the front-stage cell control circuit 14 starts to compare the front-stage DC link voltage V dc1 with the predetermined voltage V 1 , respectively. Here, assuming that the electrostatic capacitances of the pre-stage DC link capacitors 16A, 16B and 16C are C A , C B and C C , these electrostatic capacitances are generally changed due to manufacturing variations, aging variations, etc. In fact, it is different. If the magnitude relationship of these capacitances is “C A <C B <C C ”, then the terminal voltage of the front stage DC link capacitor 16 included in the power converter cell 10, ie, the front stage DC link voltage V dc1A, is first it reaches the predetermined voltage V 1.
　各電力変換器セル１０における前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達すると、前段セル制御回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作を開始して、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1を維持するように（換言すれば、Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に近づくように）ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電力を制御する。これは、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が過電圧になることを防止するためである。 When the front stage DC link voltage V dc1 in each power converter cell 10 reaches the predetermined voltage V 1 , the front stage cell control circuit 14 starts the operation of the DC / DC converter 12 and the front stage DC link voltage V dc1 is a predetermined voltage (in other words, V dc1 is so approaches a predetermined voltage V 1) so as to maintain the V 1 controls the output power of the DC / DC converter 12. This is to prevent the pre-stage DC link voltage V dc1 from becoming an overvoltage.
　その後、電力変換器セル１０Ｂ，１０Ｃにおいても、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に順次達する。このように、全ての電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達すると、中央制御回路１０３は、全ての前段セル制御回路１４に対して、動作モードを「初充電モードＭＤ２」に設定する旨の運転指令を送信する。初充電モードＭＤ２では、中央制御回路１０３は開閉器１３２を閉じる。さらに、初充電モードＭＤ２においては、前段セル制御回路１４は、コンバータ１１を動作させつつＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作を停止させ、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1の目標値を所定電圧Ｖ2（図６参照）に設定する。 Thereafter, in the power converter cells 10B and 10C, the pre-stage DC link voltage V dc1 sequentially reaches the predetermined voltage V 1 . As described above, when the pre-stage DC link voltage V dc1 reaches the predetermined voltage V 1 in all the power converter cells 10A, 10B, 10C, the central control circuit 103 operates on all the pre-stage cell control circuits 14. An operation command to set the mode to the "first charge mode MD2" is transmitted. In the initial charge mode MD2, the central control circuit 103 closes the switch 132. Furthermore, in the initial charge mode MD2, the front-stage cell control circuit 14 stops the operation of the DC / DC converter 12 while operating the converter 11, and sets the target value of the front-stage DC link voltage V dc1 to the predetermined voltage V 2 (see FIG. Set to).
　ここで、所定電圧Ｖ1は、開閉器１３２を閉じても前段ＤＣリンクコンデンサ１６への突入電流が生じない程度の電圧であり、例えば、系統電源１０１の交流電圧の最大値とほぼ等しい値とする方法が考えられる。以上より、各電力変換器セル１０における前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が昇圧する。やがて、全ての電力変換器セル１０において前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2まで昇圧されると、これら電力変換器セルにおける前段ＤＣリンクコンデンサ１６の初充電は完了する。ここで、所定電圧Ｖ2は、例えば、定常運転時の前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1と等しい値とするとよい。 Here, the predetermined voltage V 1 was also closes the switch 132 on the order of voltage inrush current is not generated in the previous stage DC link capacitor 16, for example, a value approximately equal to the maximum value of the AC voltage of the system power supply 101 There is a way to do it. From the above, the front stage DC link voltage V dc1 in each power converter cell 10 is boosted. When the pre-stage DC link voltage V dc1 is boosted to the predetermined voltage V 2 in all the power converter cells 10, the initial charging of the pre-stage DC link capacitors 16 in these power converter cells is completed. Here, the predetermined voltage V 2 may be, for example, a value equal to the pre-stage DC link voltage V dc1 of the steady operation.
　このように、前段ＤＣリンクコンデンサ１６の初充電が完了すると、中央制御回路１０３は、全ての前段セル制御回路１４に対して、動作モードを「初充電モードＭＤ３」に設定する旨の運転指令を送信する。この初充電モードＭＤ３は、各電力変換器セル１０における後段ＤＣリンクコンデンサ１７の初充電を行う動作モードである。 As described above, when the initial charging of the front stage DC link capacitor 16 is completed, the central control circuit 103 instructs the all front stage cell control circuits 14 of an operation command to set the operation mode to the "first charging mode MD3". Send. The initial charge mode MD3 is an operation mode for performing initial charging of the subsequent stage DC link capacitor 17 in each power converter cell 10.
　各電力変換器セルにおける前段セル制御回路１４は、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の指令値を所定電圧Ｖ3（図６参照）に設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を動作させる。これにより、各電力変換器セルにおける後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2は、所定電圧Ｖ3に至るまで上昇し、後段ＤＣリンクコンデンサ１７が充電される。ここで、後段ＤＣリンクコンデンサ１７への突入電流を防止するため、例えば、前段セル制御回路１４によってＤＣ／ＤＣコンバータ１２を電流制御し、後段ＤＣリンクコンデンサ１７に流れる電流が所定値以下になるように制御してもよい。そして、電流制御を行った後は、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2を所定電圧Ｖ3に近づけるような電圧制御を行うとよい。 The front-stage cell control circuit 14 in each power converter cell sets the command value of the rear-stage DC link voltage V dc2 to a predetermined voltage V 3 (see FIG. 6) to operate the DC / DC converter 12. As a result, the subsequent stage DC link voltage V dc2 of each power converter cell rises to the predetermined voltage V 3 , and the subsequent stage DC link capacitor 17 is charged. Here, in order to prevent an inrush current to the rear stage DC link capacitor 17, for example, current control of the DC / DC converter 12 is performed by the front stage cell control circuit 14 so that the current flowing through the rear stage DC link capacitor It may be controlled to Then, after current control is performed, voltage control may be performed to bring the subsequent stage DC link voltage V dc2 close to the predetermined voltage V 3 .
　各電力変換器セルの後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3に達すると、前段ＤＣリンクコンデンサ１６および後段ＤＣリンクコンデンサ１７に対する初充電動作が完了する。次に、中央制御回路１０３は、各前段セル制御回路１４に対して、動作モードを「定常運転モードＭＤ４」に設定する旨の運転指令を送信する。これにより、各電力変換器セル１０は、定常運転を開始する。すなわち、系統電源１０１から入力された交流電力が、電圧振幅および周波数が異なる交流電力に変換され、負荷装置１０２に供給される。 When the rear stage DC link voltage V dc2 of each power converter cell reaches the predetermined voltage V 3 , the initial charging operation for the front stage DC link capacitor 16 and the rear stage DC link capacitor 17 is completed. Next, the central control circuit 103 transmits an operation command to set the operation mode to the “steady operation mode MD4” to each preceding cell control circuit 14. Thereby, each power converter cell 10 starts steady operation. That is, alternating current power input from the system power supply 101 is converted into alternating current power having different voltage amplitudes and frequencies, and is supplied to the load device 102.
（中央制御回路１０３の動作）
　図４は、一連の初充電において、中央制御回路１０３が実行する制御プログラムのフローチャートである。
　図４において処理が開始し、ステップＳ１０に進むと、初充電開始処理が実行される。すなわち、中央制御回路１０３は、開閉器１２９を閉じ、開閉器１３２を開く。その後、前段セル制御回路１４のうち、「起動済みのセル」が生じると、そのセルを特定する情報が当該前段セル制御回路１４から中央制御回路１０３に通知される。ここで、「起動済みのセル」とは、対応する前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が制御回路起動電圧Ｖ0に達したものを指す。 (Operation of central control circuit 103)
FIG. 4 is a flowchart of a control program executed by the central control circuit 103 in a series of initial charging.
When the process starts in FIG. 4 and proceeds to step S10, an initial charge start process is performed. That is, the central control circuit 103 closes the switch 129 and opens the switch 132. Thereafter, when a “started cell” of the previous stage cell control circuit 14 occurs, information for specifying the cell is notified from the previous stage cell control circuit 14 to the central control circuit 103. Here, the “started cell” indicates that the corresponding front stage DC link voltage V dc1 has reached the control circuit start voltage V 0 .
　次に、処理がステップＳ１２に進むと、中央制御回路１０３は、各電力変換器セル１０のうち「起動済みのセル」に対して、動作モードを初充電モードＭＤ１に設定する旨の運転指令、すなわち「ＭＤ１指令」を送信する。
　次に、処理がステップＳ１４に進むと、全ての電力変換器セル１０に対してＭＤ１指令を送信したか否かが判定される。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ１２に戻り、全ての電力変換器セルに対してＭＤ１指令を送信するまで、ステップＳ１２，Ｓ１４のループが繰り返される。そして、ステップＳ１４において「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ１６に進む。 Next, when the process proceeds to step S12, the central control circuit 103 instructs the “started cell” of the power converter cells 10 to set the operation mode to the initial charge mode MD1; That is, the "MD1 command" is transmitted.
Next, when the process proceeds to step S14, it is determined whether or not the MD1 command has been transmitted to all the power converter cells 10. If it is determined "No" here, the process returns to step S12, and the loop of steps S12 and S14 is repeated until the MD1 command is transmitted to all the power converter cells. Then, if it is determined "Yes" in step S14, the process proceeds to step S16.
　ステップＳ１６においては、全ての電力変換器セル１０の前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が、所定電圧Ｖ1に達したか否かが判定される。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ１６にて待機する。一方、全ての電力変換器セルの前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ１８に進む。
　ステップＳ１８においては、中央制御回路１０３は、開閉器１３２（図１参照）を閉じる。 In step S16, the pre-stage DC link voltage V dc1 of all of the power converter cell 10, whether or not reached a predetermined voltage V 1 is determined. If the determination is "No", the process waits in step S16. On the other hand, when the pre-stage DC link voltages V dc1 of all the power converter cells reach the predetermined voltage V 1, it is determined as “Yes”, and the process proceeds to step S18.
In step S18, the central control circuit 103 closes the switch 132 (see FIG. 1).
　次に、処理がステップＳ２０に進むと、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０に対して、動作モードを初充電モードＭＤ２に設定する旨の運転指令、すなわち「ＭＤ２指令」を送信する。
　次に、処理がステップＳ２２に進むと、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０において前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2に達したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ２２にて待機する。一方、全ての電力変換器セル１０の前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2に達すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ２４に進む。 Next, when the process proceeds to step S20, central control circuit 103 transmits to all power converter cells 10 an operation command to set the operation mode to initial charge mode MD2, that is, "MD2 command". Do.
Next, when the process proceeds to step S22, the central control circuit 103 determines whether or not the pre-stage DC link voltage V dc1 has reached the predetermined voltage V 2 in all the power converter cells 10. If the determination is "No" here, the process waits in step S22. On the other hand, when the pre-stage DC link voltages V dc1 of all the power converter cells 10 reach the predetermined voltage V 2, it is determined as “Yes”, and the process proceeds to step S24.
　処理がステップＳ２４において、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０に対して、動作モードを初充電モードＭＤ３に設定する旨の運転指令、すなわち「ＭＤ３指令」を送信する。
　次に、処理がステップＳ２６に進むと、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０において後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3に達したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ２６にて待機する。一方、全ての電力変換器セル１０の後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3に達すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ２８に進む。 In step S24, the central control circuit 103 transmits, to all the power converter cells 10, an operation command to set the operation mode to the initial charge mode MD3, that is, the "MD3 command".
Next, when the process proceeds to step S26, the central control circuit 103 determines whether or not the subsequent stage DC link voltage V dc2 has reached the predetermined voltage V 3 in all the power converter cells 10. If the determination is "No" here, the process waits in step S26. On the other hand, when the subsequent stage DC link voltages V dc2 of all the power converter cells 10 reach the predetermined voltage V 3, it is determined as “Yes”, and the process proceeds to step S28.
　次に、処理がステップＳ２８に進むと、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０に対して、動作モードを定常運転モードＭＤ４に設定する旨の運転指令、すなわち「ＭＤ４指令」を送信する。
　これにより、全ての電力変換器セル１０の動作モードが定常運転モードＭＤ４に設定される。すなわち、各電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、定常運転を開始し、本ルーチンの処理が終了する。 Next, when the process proceeds to step S28, central control circuit 103 transmits to all power converter cells 10 an operation command to set the operation mode to steady operation mode MD4, that is, "MD4 command". Do.
Thereby, the operation modes of all the power converter cells 10 are set to the steady operation mode MD4. That is, each power converter cell 10A, 10B, 10C starts steady operation, and the processing of this routine ends.
（前段セル制御回路１４の動作）
　図５は、初充電の際に、前段セル制御回路１４が実行する制御プログラムのフローチャートである。
　上述したように、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が制御回路起動電圧Ｖ0に達するまで、非起動状態になっている。そして、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が制御回路起動電圧Ｖ0に達すると、前段セル制御回路１４が起動し、図５において処理がステップＳ５０に進む。ここでは、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３に対して、起動通知、すなわち前段セル制御回路１４が起動した旨の通知を送信する。 (Operation of pre-stage cell control circuit 14)
FIG. 5 is a flow chart of a control program executed by the front-stage cell control circuit 14 at the time of initial charging.
As described above, the front-stage cell control circuit 14 is in the non-starting state until the front-stage DC link voltage V dc1 reaches the control circuit start-up voltage V 0 . Then, when the pre-stage DC link voltage V dc1 reaches the control circuit activation voltage V 0 , the pre-stage cell control circuit 14 is activated, and the process proceeds to step S50 in FIG. Here, the front-stage cell control circuit 14 transmits, to the central control circuit 103, a start-up notification, that is, a notification that the front-stage cell control circuit 14 has been started.
　次に、処理がステップＳ５２に進むと、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1の指令値を所定電圧Ｖ1に設定し、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1のモニタを開始する。次に、処理がステップＳ５４に進むと、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達したか否か、すなわち「Ｖdc1≧Ｖ1」の関係が成立するか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ５４にて待機する。一方、「Ｖdc1≧Ｖ1」の関係が成立すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ５６に進む。 Then, at step S52, preceding cell control circuit 14 sets a command value of the previous DC link voltage V dc1 to a predetermined voltage V 1, it starts monitoring of the pre-stage DC link voltage V dc1. At next step S54, whether pre-stage cell control circuit 14, whether front DC link voltage V dc1 reaches a predetermined voltage V 1, i.e. the relationship of "V dc1 ≧ V 1" is satisfied It is determined whether or not. If the determination is "No" here, the process waits in step S54. On the other hand, when the relationship of “V dc1 VV 1 ” is established, it is determined as “Yes”, and the process proceeds to step S56.
　ステップＳ５６では、「自己消費動作」が開始される。自己消費動作について、詳細は後述するが、これは、フルブリッジ回路２１２（図２参照）においてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン／オフ状態を切り替えて、フルブリッジ回路２１２に若干の電力を消費させ、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を所定電圧Ｖ1に維持しようとする（換言すれば、Ｖdc1を所定電圧Ｖ1に近づける）動作である。次に、処理がステップＳ５８に進むと、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ２指令を受信したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ５８にて待機する。一方、ＭＤ２指令を受信すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ６０に進む。 In step S56, the "self-consumption operation" is started. Although the details of the self-consumption operation will be described later, this switches on / off states of switching elements Q1 to Q4 in full bridge circuit 212 (see FIG. 2), causing full bridge circuit 212 to consume some power, Trying to maintain the pre-stage DC link voltage V dc1 to a predetermined voltage V 1 (in other words, closer to V dc1 to a predetermined voltage V 1) is an operation. Next, when the process proceeds to step S58, the upstream cell control circuit 14 determines whether the MD2 command has been received from the central control circuit 103 or not. If the determination is "No" here, the process waits in step S58. On the other hand, when the MD2 command is received, it is determined as "Yes", and the process proceeds to step S60.
　ステップＳ６０において、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1の指令値を所定電圧Ｖ2に設定する。次に、処理がステップＳ６２に進むと、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を昇圧させるＶdc1昇圧動作を開始する。ここで、「Ｖdc1昇圧動作」とは、コンバータ１１を起動させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を停止させることを指す。そして、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2になるように、コンバータ１１の制御を開始する。 In step S60, the pre-stage cell control circuit 14 sets a command value of the previous DC link voltage V dc1 to a predetermined voltage V 2. Next, when the process proceeds to step S62, the fore-stage cell control circuit 14 starts a V dc1 boosting operation for boosting the preceding-stage DC link voltage V dc1 . Here, “V dc1 step-up operation” indicates that the converter 11 is started and the DC / DC converter 12 is stopped. Then, the front-stage cell control circuit 14 starts control of the converter 11 such that the front-stage DC link voltage V dc1 becomes the predetermined voltage V 2 .
　次に、処理がステップＳ６４に進むと、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ３指令を受信したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ６４にて待機する。一方、ＭＤ３指令を受信すると、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ６６に進む。ここでは、前段セル制御回路１４は、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の指令値を所定電圧Ｖ3に設定する。次に、処理がステップＳ６８に進むと、前段セル制御回路１４は、ＤＣリンク動作を開始する。ここで、「ＤＣリンク動作」とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を起動してＤＣ／ＤＣコンバータ１２から後段ＤＣリンクコンデンサ１７に直流電力を伝送する動作である。直流電力が伝送されると、後段ＤＣリンクコンデンサ１７の充電が開始され後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が上昇してゆく。 Next, when the process proceeds to step S64, the upstream cell control circuit 14 determines whether an MD3 command has been received from the central control circuit 103 or not. If the determination is "No", the process waits in step S64. On the other hand, when the MD3 command is received, it is determined as "Yes", and the process proceeds to step S66. Here, the front-stage cell control circuit 14 sets the command value of the rear-stage DC link voltage V dc2 to the predetermined voltage V 3 . Next, when the process proceeds to step S68, the upstream cell control circuit 14 starts DC link operation. Here, the “DC link operation” is an operation of activating the DC / DC converter 12 to transmit DC power from the DC / DC converter 12 to the subsequent stage DC link capacitor 17. When DC power is transmitted, charging of the rear stage DC link capacitor 17 is started, and the rear stage DC link voltage V dc2 rises.
　次に、処理がステップＳ７０に進むと、前段セル制御回路１４は、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3に達するまで、すなわち「Ｖdc2≧Ｖ3」の関係が成立するまで待機する。そして、「Ｖdc2≧Ｖ3」の関係が成立すると、処理はステップＳ７２に進む。ここでは、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ４指令、すなわち動作モードを定常運転モードＭＤ４に設定する旨の運転指令を受信するまで処理が待機する。そして、中央制御回路１０３からＭＤ４指令を受信すると、前段セル制御回路１４は、動作モードを定常運転モードＭＤ４に設定し、本ルーチンの処理を終了する。 Next, when the process proceeds to step S70, the front-stage cell control circuit 14 waits until the rear-stage DC link voltage V dc2 reaches the predetermined voltage V 3 , that is, the relationship of “V dc2 VV 3 ” is established. Then, when the relationship of “V dc2 VV 3 ” is established, the process proceeds to step S72. Here, the process is on standby until the previous stage cell control circuit 14 receives an MD4 command from the central control circuit 103, that is, an operation command to set the operation mode to the steady operation mode MD4. Then, when receiving the MD4 command from the central control circuit 103, the previous-stage cell control circuit 14 sets the operation mode to the steady operation mode MD4 and ends the processing of this routine.
（波形例）
　図６は、本実施形態における前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1および後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の波形図である。
　図６において、時刻ｔ1に、中央制御回路１０３において初充電開始処理（図４のＳ１０）が実行されたとする。上述したように、前段ＤＣリンクコンデンサ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ（図１参照）の静電容量をＣA，ＣB，ＣCとし、これら静電容量の大小関係が「ＣA＜ＣB＜ＣC」であれば、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1A，Ｖdc1B，Ｖdc1Cのうち、Ｖdc1Aが、最初に所定電圧Ｖ1に達する。その時刻をｔ2とする。 (Example of waveform)
FIG. 6 is a waveform diagram of the front stage DC link voltage V dc1 and the rear stage DC link voltage V dc2 in the present embodiment.
In FIG. 6, it is assumed that the initial charge start process (S10 in FIG. 4) is executed in the central control circuit 103 at time t1. As described above, the electrostatic capacitances of the front stage DC link capacitors 16A, 16B and 16C (see FIG. 1) are C A , C B and C C, and the magnitude relationship of these electrostatic capacitances is “C A <C B <C if C ", front DC link voltage V DC1a, V DC1b, among V dc1C, V dc1A is first reaches the predetermined voltage V 1. Let that time be t2.
　その後、時刻ｔ3に前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1Bが所定電圧Ｖ1に達し、時刻ｔ4に前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1Cが所定電圧Ｖ1に達したとする。この時刻ｔ4において、全ての電力変換器セル１０の前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が、所定電圧Ｖ1に達しているため、中央制御回路１０３は、開閉器１３２（図１参照）を閉じ（図４のＳ１６，Ｓ１８）、ＭＤ２指令を送信する（図４のＳ２０）。これにより、各電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおける前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が上昇し、時刻ｔ5には、全ての前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2まで昇圧されたとする。 Thereafter, the front stage DC link voltage V DC1b at time t3 reaches a predetermined voltages V 1, front DC link voltage V Dc1C is to have reached the predetermined voltages V 1 at time t4. At this time t4, since the pre-stage DC link voltages V dc1 of all the power converter cells 10 have reached the predetermined voltage V 1 , the central control circuit 103 closes the switch 132 (see FIG. 1) (FIG. 4) S16, S18) and MD2 command are transmitted (S20 in FIG. 4). Thus, each power converter cell 10A, 10B, the front DC link voltage V dc1 and 10C increases, the time t5, and all of the pre-stage DC link voltage V dc1 is boosted to a predetermined voltage V 2.
　次に、中央制御回路１０３は、全ての電力変換器セル１０に対して、「ＭＤ３指令」を送信する（図４のＳ２２，Ｓ２４）。前段セル制御回路１４は、このＭＤ３指令を受信すると、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の指令値を所定電圧Ｖ3に設定し（図５のＳ６６）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を起動させる（図５のＳ６８）。これにより、各セルの後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が上昇する。そして、時刻ｔ6において、全セルの後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3に達すると、中央制御回路１０３は全セルにＭＤ４指令を送信する（図４のＳ２６，Ｓ２８）。これにより、全ての電力変換器セル１０は、時刻ｔ6において定常運転を開始する。 Next, the central control circuit 103 transmits "MD3 command" to all the power converter cells 10 (S22, S24 in FIG. 4). When receiving the MD3 command, the front-stage cell control circuit 14 sets the command value of the rear-stage DC link voltage V dc2 to the predetermined voltage V 3 (S66 in FIG. 5) and activates the DC / DC converter 12 (FIG. 5). S68). As a result, the subsequent stage DC link voltage V dc2 of each cell rises. Then, when the subsequent stage DC link voltage V dc2 of all cells reaches the predetermined voltage V 3 at time t6, the central control circuit 103 transmits an MD4 command to all cells (S26, S28 in FIG. 4). Thereby, all the power converter cells 10 start steady operation at time t6.
　図６におけるＳＴＡ，ＳＴＢ，ＳＴＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの状態を示す。状態ＳＴＡ，ＳＴＢ，ＳＴＣにおいてハッチングを付した矩形を描いた区間は、これらＤＣ／ＤＣコンバータにおいて「自己消費動作」が実行されている区間である。また、ハッチングを付していない矩形を描いた区間は、「ＤＣリンク動作」が実行されている区間である。また、時刻ｔ6以前において、これら矩形が描かれていない区間は、対応するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４が全てオフ状態になっている区間である。 STA, STB, and STC in FIG. 6 indicate the states of the DC / DC converters 12A, 12B, and 12C. Sections in which hatched rectangles are drawn in the states STA, STB, and STC are sections in which the “self-consumption operation” is performed in these DC / DC converters. Moreover, the section which drew the rectangle which is not hatched is a section where "DC link operation" is performed. Further, before time t6, a section in which these rectangles are not drawn is a section in which all the corresponding switching elements Q1 to Q4 are in the OFF state.
　図７は、前段セル制御回路１４からフルブリッジ回路２１２（図２参照）に供給されるドライブ信号の波形図である。
　ここで、ドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４は、それぞれ、上述した「自己消費動作」を行う期間に、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４（図２参照）に供給されるドライブ信号である。また、ドライブ信号ＳＮ１～ＳＮ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から直流電力を出力する「ＤＣリンク動作」の際に、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に供給されるドライブ信号である。 FIG. 7 is a waveform diagram of a drive signal supplied from the previous-stage cell control circuit 14 to the full bridge circuit 212 (see FIG. 2).
Here, the drive signals SS1 to SS4 are drive signals supplied to the switching elements Q1 to Q4 (see FIG. 2), respectively, during the period in which the above-described "self-consisting operation" is performed. The drive signals SN1 to SN4 are drive signals supplied to the switching elements Q1 to Q4 in the "DC link operation" of outputting DC power from the DC / DC converter 12.
　ドライブ信号ＳＳ１，ＳＳ３が共に“１”になる期間は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３が共にオン状態になる。また、ドライブ信号ＳＳ２，ＳＳ４が共に“１”になる期間は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４が共にオン状態になる。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、若干の寄生容量を有している。従って、ドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン／オフ状態を切り替えると、この寄生容量が充放電されるため、フルブリッジ回路２１２にて若干の電力が消費される。これにより、前段ＤＣリンクコンデンサ１６を放電することができる。また、ドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４のスイッチング周波数を変化させることにより、その消費電力を調整することができるため、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を所定電圧Ｖ1に維持することができる。 While the drive signals SS1 and SS3 are both "1", the switching elements Q1 and Q3 are both turned on. Further, while both drive signals SS2 and SS4 are "1", both switching elements Q2 and Q4 are turned on. Switching elements Q1-Q4 have some parasitic capacitance. Therefore, when the on / off states of the switching elements Q1 to Q4 are switched by the drive signals SS1 to SS4, this parasitic capacitance is charged and discharged, and therefore, some power is consumed in the full bridge circuit 212. Thereby, the front stage DC link capacitor 16 can be discharged. Further, by changing the switching frequency of the drive signal SS1 ~ SS4, it is possible to adjust the power consumption, pre-stage cell control circuit 14, to maintain the pre-stage DC link voltage V dc1 to a predetermined voltages V 1 it can.
　また、ＤＣリンク動作を行う際、ドライブ信号ＳＮ１，ＳＮ４が共に“１”になる期間は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４が共にオン状態になる。これにより、図２において、スイッチング素子Ｑ１、共振用インダクタ２０４、トランス２０８および共振用コンデンサ２０６を介して電流が流れる。また、ドライブ信号ＳＮ２，ＳＮ３が共に“１”になる期間は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が共にオン状態になる。これにより、トランス２０８等には逆方向の電流が流れる。従って、ドライブ信号ＳＮ１～ＳＮ４によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン／オフ状態を切り替えると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電力変換器セル１０に電力を伝送することができる。 Further, when performing the DC link operation, both switching elements Q1 and Q4 are turned on in a period in which both drive signals SN1 and SN4 are "1". Thereby, in FIG. 2, a current flows through the switching element Q 1, the resonant inductor 204, the transformer 208 and the resonant capacitor 206. Further, while both drive signals SN2 and SN3 are "1", both switching elements Q2 and Q3 are turned on. Thereby, current in the reverse direction flows through the transformer 208 and the like. Therefore, power can be transmitted from the DC / DC converter 12 to the power converter cell 10 when the on / off states of the switching elements Q1 to Q4 are switched by the drive signals SN1 to SN4.
　図８は、前段セル制御回路１４の要部のブロック図である。すなわち、図８は、前段セル制御回路１４によって実行される自己消費動作に関するアルゴリズム構成を示す。
　図８において、電圧センサ８２は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を計測する。減算器８３は、所定電圧Ｖ1から前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を減算する。スイッチング周波数演算部８５は、減算器８３における減算結果（Ｖ1－Ｖdc1）に基づいて、ドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４のスイッチング周波数を決定する。上述したように、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４で消費される電力は、ドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４のスイッチング周波数に比例するため、スイッチング周波数を制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２における消費電力を制御できる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２における消費電力を低減する場合は、スイッチング周波数を下げるとよい。 FIG. 8 is a block diagram of the main part of the pre-stage cell control circuit 14. That is, FIG. 8 shows an algorithm configuration regarding the self-consumption operation performed by the pre-stage cell control circuit 14.
In FIG. 8, the voltage sensor 82 measures the pre-stage DC link voltage V dc1 . Subtractor 83 subtracts the preceding DC link voltage V dc1 from the predetermined voltage V 1. Switching frequency calculation unit 85 determines the switching frequency of drive signals SS1 to SS4 based on the subtraction result (V 1 -V dc1 ) in subtractor 83. As described above, the power consumed by the switching elements Q1 to Q4 is proportional to the switching frequency of the drive signals SS1 to SS4. Therefore, the power consumption of the DC / DC converter 12 can be controlled by controlling the switching frequency. For example, in the case of reducing the power consumption in the DC / DC converter 12, it is preferable to lower the switching frequency.
〈第１実施形態の効果〉
　以上のように本実施形態の電力変換装置（１００）は、第１の直流電圧（Ｖdc1）に応じて第１の変換器（１１）の動作状態を変更しつつ、第１のコンデンサ（１６）に対する充電を行わせる制御回路（１０３）を備える。
　これにより、第１の直流電圧（Ｖdc1）に応じて第１のコンデンサ（１６）を充電できる。 <Effect of First Embodiment>
As described above, the power conversion device (100) of the present embodiment changes the operating state of the first converter (11) according to the first DC voltage ( Vdc1 ) while the first capacitor (16) is changed. Control circuit (103) for charging the battery.
Thereby, the first capacitor (16) can be charged according to the first DC voltage ( Vdc1 ).
　より具体的には、制御回路（１０３）は、第１の直流電圧（Ｖdc1）を第１の所定電圧（Ｖ1）に近づけるように第２の変換器（１２）を動作させる。
　これにより、第１の直流電圧（Ｖdc1）の制御において、第２の変換器（１２）を有効に活用できる。 More specifically, the control circuit (103) operates a second transducer (12) a first DC voltage (V dc1) so as to approach the first predetermined voltage (V 1).
Thereby, the second converter (12) can be effectively utilized in the control of the first DC voltage ( Vdc1 ).
　また、制御回路（１０３）は、第１の直流電圧（Ｖdc1）が、第１の所定電圧（Ｖ1）よりも低い所定の起動電圧（Ｖ0）以上であることを条件として、第１の直流電圧（Ｖdc1）を第１の所定電圧（Ｖ1）に近づけるように第２の変換器（１２）を動作させる。
　これにより、第１の直流電圧（Ｖdc1）に応じて、第２の変換器（１２）を適切に動作させることができる。 The control circuit (103), first DC voltage (V dc1) is a condition that first the predetermined activation voltage (V 0) or lower than the predetermined voltage (V 1), first DC voltage (V dc1) a first second transducer so as to be close to a predetermined voltage (V 1) (12) to operate the.
Thereby, the second converter (12) can be appropriately operated in accordance with the first DC voltage ( Vdc1 ).
　また、第２の変換器（１２）は、第１の直流電圧（Ｖdc1）を第２の直流電圧（Ｖdc2）に変換するものであり、電力変換器セル（１０）は、第２の直流電圧（Ｖdc2）によって充電される第２のコンデンサ（１７）を備え、制御回路（１０３）は、第１の直流電圧（Ｖdc1）が第２の所定電圧（Ｖ2）に達した後に、第２の変換器（１２）に第２のコンデンサ（１７）を充電させる。
　これにより、適切な時期に第２のコンデンサ（１７）の充電を開始できる。 The second converter (12) converts the first DC voltage ( Vdc1 ) into a second DC voltage ( Vdc2 ), and the power converter cell (10) is a second converter. The control circuit (103) comprises a second capacitor (17) charged by a DC voltage ( Vdc2 ) after the first DC voltage ( Vdc1 ) reaches a second predetermined voltage (V2) , The second converter (12) to charge the second capacitor (17).
Thereby, charging of the second capacitor (17) can be started at an appropriate time.
　また、第２の変換器（１２）は、第２のコンデンサ（１７）を充電する際、第２のコンデンサ（１７）に流れる電流が所定値以下になるように出力電流を制御する。
　これにより、第２のコンデンサ（１７）への突入電流を防止できる。 The second converter (12) controls the output current such that the current flowing through the second capacitor (17) becomes equal to or less than a predetermined value when the second capacitor (17) is charged.
Thereby, the rush current to the second capacitor (17) can be prevented.
　さらに、第２の変換器（１２）は、第２のコンデンサ（１７）を充電する際、第２のコンデンサ（１７）に流れる電流が所定値以下になるように出力電流を制御し、その後に、第２の直流電圧（Ｖdc2）が第３の所定電圧（Ｖ3）に近づくように制御する。
　これにより、第２のコンデンサ（１７）への突入電流を防止しつつ、第２の直流電圧（Ｖdc2）を第３の所定電圧（Ｖ3）の付近に維持することができる。 Furthermore, when the second converter (12) charges the second capacitor (17), it controls the output current such that the current flowing through the second capacitor (17) becomes equal to or less than a predetermined value. , And the second DC voltage (V dc2 ) is controlled to approach the third predetermined voltage (V 3 ).
Thereby, the second DC voltage (V dc2 ) can be maintained in the vicinity of the third predetermined voltage (V 3 ) while preventing the rush current to the second capacitor (17).
　また、本実施形態によれば、例えば初充電用の専用電源等が不要である。そして、複数の電力変換器セル（１０）の間で、第１のコンデンサ（１６）の容量に差がある場合であっても、第１のコンデンサ（１６）等の過電圧を防止しつつ、短時間かつ低コストに初充電を行うことが可能である。これにより、本実施形態の電力変換装置（１００）は、安価に構成できるとともに迅速に初充電を行える。 Moreover, according to the present embodiment, for example, a dedicated power supply for initial charging and the like are unnecessary. And, even when there is a difference in the capacitance of the first capacitor (16) among the plurality of power converter cells (10), the overvoltage of the first capacitor (16) and the like can be prevented while the overvoltage is short. It is possible to perform the initial charge time and at low cost. As a result, the power conversion device (100) of the present embodiment can be configured inexpensively and can perform initial charging quickly.
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態による電力変換装置の構成を説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　本実施形態のハードウエア構成は、第１実施形態のもの（図１、図２、図３、図８参照）と同様であり、中央制御回路１０３における制御プログラムも第１実施形態のもの（図４参照）と同様である。
　但し、前段セル制御回路１４が実行するプログラムは第１実施形態のもの（図５参照）とは異なる。 Second Embodiment
Next, a configuration of a power conversion device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, parts corresponding to the respective parts of the first embodiment may be denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
The hardware configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 8), and the control program in the central control circuit 103 is also that of the first embodiment (FIG. 4).
However, the program executed by the pre-stage cell control circuit 14 is different from that of the first embodiment (see FIG. 5).
　図９は、本実施形態において、初充電の際に前段セル制御回路１４が実行する制御プログラムのフローチャートである。
　上述したように、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が制御回路起動電圧Ｖ0に達するまで、非起動状態になっている。そして、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が制御回路起動電圧Ｖ0に達すると、前段セル制御回路１４が起動し、図９において処理がステップＳ８０に進む。図９におけるステップＳ８０～Ｓ８４の処理は、図５に示したステップＳ５０～Ｓ５４の処理と同様である。 FIG. 9 is a flowchart of a control program executed by the pre-stage cell control circuit 14 at the time of initial charging in the present embodiment.
As described above, the front-stage cell control circuit 14 is in the non-starting state until the front-stage DC link voltage V dc1 reaches the control circuit start-up voltage V 0 . Then, when the pre-stage DC link voltage V dc1 reaches the control circuit activation voltage V 0 , the pre-stage cell control circuit 14 is activated, and the process proceeds to step S80 in FIG. The processes of steps S80 to S84 in FIG. 9 are the same as the processes of steps S50 to S54 shown in FIG.
　すなわち、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３に対して起動通知を送信し（Ｓ８０）、その後は前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達するまで処理が待機する（Ｓ８２，Ｓ８４）。前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ1に達すると、処理はステップＳ２０２に進み、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3未満であるか否かが判定される。ここで「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ２０４に進み、ＤＣリンク動作が開始される。ここで、ＤＣリンク動作の内容は、第１実施形態のステップＳ６８のものと近似している。 That is, pre-stage cell the control circuit 14 transmits a start notification to central control circuit 103 (S80), then the process until the previous stage DC link voltage V dc1 reaches a predetermined voltage V 1 is waiting (S82, S84) . When the previous stage DC link voltage V dc1 reaches a predetermined voltage V 1, the process proceeds to step S202, subsequent DC link voltage V dc2 whether less than a predetermined voltage V 3 is determined. If it is determined "Yes" here, the process proceeds to step S204 and DC link operation is started. Here, the contents of the DC link operation are similar to those in step S68 of the first embodiment.
　すなわち、前段セル制御回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を起動してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に電力を伝送させ、後段ＤＣリンクコンデンサ１７を充電してゆく点で、ステップＳ２０４の処理はステップＳ６８の処理と同様である。但し、ステップＳ２０４では、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1を所定電圧Ｖ1に維持しつつ、余った電力を後段ＤＣリンクコンデンサ１７に伝送する点で、ステップＳ６８の処理とは異なる。 That is, the front-stage cell control circuit 14 activates the DC / DC converter 12 to transmit power to the DC / DC converter 12 and charges the rear-stage DC link capacitor 17. It is similar to the process. However, in step S204, while maintaining the front DC link voltage V dc1 to a predetermined voltage V 1, the point of transmitting the excess power to the rear stage DC link capacitor 17 is different from the processing in step S68.
　次に、処理がステップＳ２０６に進むと、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3未満であるか否かが再び判定される。ここで「Ｙｅｓ」と判定されると、処理はステップＳ２０８に進み、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ２指令を受信したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ２０６に戻る。以後、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が所定電圧Ｖ3未満であって前段セル制御回路１４がＭＤ２指令を受信しない限り、ステップＳ２０６，Ｓ２０８のループが繰り返される。 Next, when the process proceeds to step S206, it is determined again whether or not the post- stage DC link voltage V dc2 is less than the predetermined voltage V 3 . If “Yes” is determined here, the process proceeds to step S208, and the upstream cell control circuit 14 determines whether or not the MD2 command is received from the central control circuit 103. If the determination is "No", the process returns to step S206. Thereafter, the loop of steps S206 and S208 is repeated as long as the subsequent stage DC link voltage V dc2 is less than the predetermined voltage V 3 and the preceding stage cell control circuit 14 does not receive the MD2 command.
　ここで、前段セル制御回路１４がＭＤ２指令を受信すると、ステップＳ２０８において「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ９０に進む。以後、ステップＳ９０～Ｓ１０２の処理が実行されるが、これらの処理は図５に示したステップＳ６０～Ｓ７２の処理と同様である。すなわち、前段セル制御回路１４は、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1の指令値を所定電圧Ｖ2に設定し（Ｓ９０）、Ｖdc1昇圧動作を開始する（Ｓ９２）。 Here, when the preceding-stage cell control circuit 14 receives the MD2 command, “Yes” is determined in step S208, and the process proceeds to step S90. Thereafter, the processes of steps S90 to S102 are executed, but these processes are similar to the processes of steps S60 to S72 shown in FIG. That is, the front-stage cell control circuit 14 sets the command value of the front-stage DC link voltage V dc1 to the predetermined voltage V 2 (S90), and starts the V dc1 boosting operation (S92).
　その後、前段セル制御回路１４が中央制御回路１０３からＭＤ３指令を受信すると（Ｓ９４）、前段セル制御回路１４は後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の指令値を所定電圧Ｖ3に設定し（Ｓ９６）、ＤＣリンク動作を開始する（Ｓ９８）。これにより、後段ＤＣリンクコンデンサ１７の充電が開始され後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2が上昇してゆく。そして、「Ｖdc2≧Ｖ3」の関係が成立すると（Ｓ１００）、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ４指令を受信するまで処理を待機させ、ＭＤ４指令を受信すると、動作モードを定常運転モードＭＤ４に設定し（Ｓ１０２）、本ルーチンの処理を終了する。 Thereafter, when the former stage cell control circuit 14 receives the MD3 command from the central control circuit 103 (S94), the former stage cell control circuit 14 sets the command value of the latter stage DC link voltage V dc2 to the predetermined voltage V 3 (S96), The link operation is started (S98). As a result, charging of the rear stage DC link capacitor 17 is started, and the rear stage DC link voltage V dc2 rises. When the relationship of “V dc2 VV 3 ” is established (S 100), the previous stage cell control circuit 14 causes the process to wait until receiving the MD4 command from the central control circuit 103 and receives the MD 4 command. The steady operation mode MD4 is set (S102), and the processing of this routine ends.
　ところで、電力変換装置１００が停止中であっても、負荷装置１０２が回生電力を発生させた場合等に、後段ＤＣリンクコンデンサ１７が充電される場合がある。このような場合、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2は、早期に所定電圧Ｖ3に達する。すると、ステップＳ２０２またはＳ２０６において「Ｎｏ」と判定され、処理はステップＳ８６に進む。 By the way, even when the power conversion device 100 is stopped, the DC link capacitor 17 in the rear stage may be charged, for example, when the load device 102 generates regenerative power. In such cases, subsequent DC link voltage V dc2 is early reaches the predetermined voltage V 3. Then, "No" is determined in step S202 or S206, and the process proceeds to step S86.
　ステップＳ８６では、第１実施形態のステップＳ５６と同様に、前段セル制御回路１４は「自己消費動作」が開始される。次に、処理がステップＳ８８に進むと、前段セル制御回路１４は、中央制御回路１０３からＭＤ２指令を受信したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ８８にて待機する。一方、ＭＤ２指令を受信すると、「Ｙｅｓ」と判定され、上述したステップＳ９０以降の処理が実行される。 In step S86, as in step S56 of the first embodiment, the pre-stage cell control circuit 14 starts the "self-consumption operation". Next, when the process proceeds to step S88, the upstream cell control circuit 14 determines whether an MD2 command has been received from the central control circuit 103 or not. If the determination is "No", the process waits in step S88. On the other hand, when the MD2 command is received, it is determined as "Yes", and the processing after step S90 described above is executed.
　図１０は、本実施形態における前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1および後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2の波形図である。
　図１０において、時刻ｔ1に、中央制御回路１０３において初充電開始処理（図４のステップＳ１０）が実行されたとする。図６の場合と同様に、前段ＤＣリンクコンデンサ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ（図１参照）の静電容量の大小関係が「ＣA＜ＣB＜ＣC」であれば、時刻ｔ2にＶdc1Aが、最初に所定電圧Ｖ1に達する。その時刻ｔ2から後段ＤＣリンクコンデンサ１７Ａへの充電が開始し、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2Aの昇圧が開始する。 FIG. 10 is a waveform diagram of the front stage DC link voltage V dc1 and the rear stage DC link voltage V dc2 in the present embodiment.
In FIG. 10, it is assumed that the initial charge start process (step S10 in FIG. 4) is executed in the central control circuit 103 at time t1. As in the case of FIG. 6, if the magnitude relationship of the electrostatic capacitances of the front stage DC link capacitors 16A, 16B and 16C (see FIG. 1) is “C A <C B <C C ”, then V dc1A is at time t2. first it reaches a predetermined voltage V 1. From time t2, charging of the rear stage DC link capacitor 17A starts, and boosting of the rear stage DC link voltage V dc2A starts.
　その後の時刻ｔ3に前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1Bが所定電圧Ｖ1に達すると、その時刻ｔ3から後段ＤＣリンクコンデンサ１７Ｂへの充電が開始し、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2Bの昇圧が開始する。このように、本実施形態においては、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2A，Ｖdc2Bの昇圧が早期に開始されるため、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2A，Ｖdc2Bは、共に時刻ｔ6以前に所定電圧Ｖ3に到達している。上述した以外の動作は、第１実施形態のもの（図６参照）と同様である。本実施形態においては、後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2A，Ｖdc2Bが所定電圧Ｖ1に達した後、コンバータ１１から入力される電力を後段ＤＣリンク電圧Ｖdc2A，Ｖdc2Bの昇圧のために有効利用することができる。これにより、第１実施形態と比較して、より高効率かつ短時間に後段ＤＣリンクコンデンサ１７を初充電できる。 The subsequent time t3 preceding DC link voltage V DC1b reaches a predetermined voltage V 1, and starts charging the subsequent DC link capacitor 17B from the time t3, boosting the subsequent DC link voltage V DC2b begins. Thus, in the present embodiment, the rear stage DC link voltage V DC2a, for boosting the V DC2b is started early, subsequent DC link voltage V DC2a, V DC2b is time t6 before both the predetermined voltage V 3 It has reached. The operations other than those described above are the same as those of the first embodiment (see FIG. 6). In this embodiment, after the rear stage DC link voltages V dc2A and V dc2B reach the predetermined voltage V 1 , the power input from the converter 11 is effectively used to boost the rear stage DC link voltages V dc2A and V dc2B. be able to. Thereby, it is possible to initially charge the rear stage DC link capacitor 17 more efficiently and in a short time, as compared with the first embodiment.
　以上のように本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、電力変換装置を安価に構成できるとともに迅速に初充電を行える等の効果を奏する。
　さらに、本実施形態によれば、第２の変換器（１２）は、第２のコンデンサ（１７）を充電する際、第１の直流電圧（Ｖdc1）を第１の所定電圧（Ｖ1）に近づけるように動作しつつ第２のコンデンサ（１７）を充電し、その後に、第２のコンデンサ（１７）に流れる電流または第２の直流電圧（Ｖdc2）に基づいて第２のコンデンサ（１７）を充電する。
　これにより、前段ＤＣリンク電圧Ｖdc1が所定電圧Ｖ2に達する以前から、少なくとも一部の後段ＤＣリンクコンデンサ１７の充電を開始できるため、電力変換装置の初充電時間を短縮することができ、かつ、初充電動作時の電力変換効率を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, similar to the first embodiment, the power converter can be configured at low cost, and the initial charge can be quickly performed.
Further, according to this embodiment, the second transducer (12), when charging the second capacitor (17), first DC voltage (V dc1) a first predetermined voltage (V 1) The second capacitor (17) is charged while operating close to the second capacitor (17), and then the second capacitor (17) is charged based on the current flowing through the second capacitor (17) or the second DC voltage (V dc2 ). ) To charge.
As a result, since charging of at least a part of the subsequent stage DC link capacitor 17 can be started before the former stage DC link voltage V dc1 reaches the predetermined voltage V 2 , the initial charging time of the power conversion device can be shortened. The power conversion efficiency at the time of the first charging operation can be enhanced.
［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態による電力変換装置の構成を説明する。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図１１は、本実施形態による電力変換システム３００のブロック図である。
　電力変換システム３００は、入力端子３０２Ｒ，３０２Ｓ，３０２Ｔと、出力端子３０４Ｕ，３０４Ｖ，３０４Ｗと、電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗと、を備えている。ここで、電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗは、それぞれ、第１実施形態による電力変換装置１００（図１参照）または第２実施形態による電力変換装置と同様に構成されている。 Third Embodiment
Next, a configuration of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention will be described. In addition, in the following description, the same code | symbol may be attached | subjected to the part corresponding to each part of other embodiment mentioned above, and the description may be abbreviate | omitted.
FIG. 11 is a block diagram of a power conversion system 300 according to the present embodiment.
Power conversion system 300 includes input terminals 302R, 302S, and 302T, output terminals 304U, 304V, and 304W, and power conversion devices 100U, 100V, and 100W. Here, power conversion devices 100U, 100V, 100W are respectively configured in the same manner as the power conversion device 100 according to the first embodiment (see FIG. 1) or the power conversion device according to the second embodiment.
　入力端子３０２Ｒ，３０２Ｓ，３０２Ｔには、三相系統電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相電圧が印加される。各電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗの一方の入力端子は、入力端子３０２Ｒ，３０２Ｓ，３０２Ｔにそれぞれ接続され、他方の入力端子は、系統側中性点３０２Ｎに接続されている。また、出力端子３０４Ｕ，３０４Ｖ，３０４Ｗには、図示せぬ三相負荷装置が接続される。各電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗの一方の出力端子は、出力端子３０４Ｕ，３０４Ｖ，３０４Ｗにそれぞれ接続、他方の出力端子は、負荷側中性点３０４Ｎに接続されている。 The R phase, S phase, and T phase voltages of the three-phase system power supply are applied to the input terminals 302R, 302S, and 302T. One input terminal of each of the power conversion devices 100U, 100V, 100W is connected to the input terminal 302R, 302S, 302T, and the other input terminal is connected to the grid side neutral point 302N. Further, a three-phase load device (not shown) is connected to the output terminals 304U, 304V, 304W. One output terminal of each of the power conversion devices 100U, 100V, and 100W is connected to the output terminal 304U, 304V, and 304W, and the other output terminal is connected to the load-side neutral point 304N.
　かかる構成により、電力変換システム３００は、入力端子３０２Ｒ，３０２Ｓ，３０２Ｔに供給された三相交流電力を、任意の電圧振幅および周波数を有する他の三相交流電力に変換し、図示せぬ三相負荷装置に供給することができる。本実施形態において、電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗは、第１実施形態または第２実施形態のものと同様の初充電動作を個別に実行する。
　以上のように、本実施形態によれば、三相の電力変換システム３００においても、装置を安価に構成できるとともに迅速に初充電を行える。 With this configuration, power conversion system 300 converts the three-phase AC power supplied to input terminals 302R, 302S, 302T into another three-phase AC power having an arbitrary voltage amplitude and frequency, and is not shown. It can be supplied to the load device. In the present embodiment, the power conversion devices 100U, 100V, 100W individually execute the same initial charging operation as that of the first embodiment or the second embodiment.
As described above, according to the present embodiment, also in the three-phase power conversion system 300, the device can be configured inexpensively and the initial charge can be performed quickly.
［変形例］
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。 [Modification]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. The embodiments described above are illustrated to facilitate understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to delete part of the configuration of each embodiment or to add / replace other configuration. Further, control lines and information lines shown in the drawing indicate those which are considered to be necessary for explanation, and not all the control lines and information lines necessary on the product are shown. In practice, almost all configurations may be considered to be mutually connected. Possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.
（１）上記各実施形態では、電力変換装置１００（図１参照）に含まれる電力変換器セルの数を「３」としているが、これは一例であり、電力変換器セルの数は任意に定めることができる。さらに、図１では、各電力変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの出力端子が直列接続されているが、これらの出力端子を並列接続してもよい。 (1) In the above embodiments, the number of power converter cells included in the power converter 100 (see FIG. 1) is “3”, but this is an example, and the number of power converter cells is arbitrary. It can be determined. Furthermore, in FIG. 1, although the output terminal of each power converter cell 10A, 10B, 10C is connected in series, you may connect these output terminals in parallel.
（２）図２に示した電力変換器セル１０には、種々の変形が可能である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２においては、共振用インダクタ２０４，２０５のうち一方のみを設けてもよい。さらに、共振用コンデンサ２０６を省略し、電流共振させることなく電力変換を行う構成を採用してもよい。また、ダイオードブリッジ回路２１４に代えて、スイッチング素子を用いたフルブリッジ回路を適用してもよい。 (2) The power converter cell 10 shown in FIG. 2 can be variously modified. For example, in the DC / DC converter 12, only one of the resonant inductors 204 and 205 may be provided. Furthermore, the configuration may be adopted in which the resonance capacitor 206 is omitted and power conversion is performed without current resonance. Also, instead of the diode bridge circuit 214, a full bridge circuit using switching elements may be applied.
（３）図１、図２および図８では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを適用した例を示したが、これに代えて、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等、他の素子を適用してもよい。 (3) Although FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 8 show an example in which a MOSFET is applied as a switching element, other elements such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) may be applied instead.
（４）図７に示したドライブ信号ＳＳ１～ＳＳ４のパターンは、図示のものには限定されない。例えば、ドライブ信号ＳＳ１，ＳＳ３の一方のみを図示のように交番させ、他方を“０”に維持してもよい。同様に、ドライブ信号ＳＳ２，ＳＳ４の一方のみを図示のように交番させ、他方を“０”に維持してもよい。 (4) The patterns of the drive signals SS1 to SS4 shown in FIG. 7 are not limited to those shown. For example, only one of the drive signals SS1 and SS3 may be alternated as shown, and the other may be maintained at "0". Similarly, only one of the drive signals SS2 and SS4 may be alternated as shown, and the other may be maintained at "0".
（５）上記第３実施形態（図１１参照）においては、入力端子３０２Ｒ，３０２Ｓ，３０２Ｔと出力端子３０４Ｕ，３０４Ｖ，３０４Ｗとの間において、電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００ＷをＹ－Ｙ結線により接続した。しかし、電力変換装置１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗの結線方法はＹ－Ｙ結線に限られるものではなく、Ｙ－Δ結線、Δ－Ｙ結線、またはΔ－Δ結線であってもよい。 (5) In the third embodiment (see FIG. 11), the power conversion devices 100U, 100V and 100W are connected by YY connection between the input terminals 302R, 302S and 302T and the output terminals 304U, 304V and 304W. Connected. However, the connection method of power conversion device 100U, 100V, 100W is not limited to YY connection, and may be Y-Δ connection, Δ-Y connection, or Δ-Δ connection.
（６）上記各実施形態における中央制御回路１０３、前段セル制御回路１４および後段セル制御回路１５のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図４、図５、図９に示したプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。 (6) The hardware of the central control circuit 103, the front stage cell control circuit 14 and the rear stage cell control circuit 15 in the above embodiments can be realized by a general computer, so the programs shown in FIGS. May be stored in a storage medium or distributed via a transmission line.
（７）図４、図５、図９に示した処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(field-programmable gate array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。 (7) The processing shown in FIGS. 4, 5 and 9 has been described as software processing using a program in the above embodiment, but a part or all of the processing can be performed as an application specific integrated circuit (ASIC) It may be replaced by hardware-like processing using a field-programmable gate array (FPGA) or a field-programmable gate array (FPGA).
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　電力変換器セル
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ　コンバータ（第１の変換器）
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ　ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２の変換器）
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ　前段ＤＣリンクコンデンサ（第１のコンデンサ）
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ　後段ＤＣリンクコンデンサ（第２のコンデンサ）
１００，１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗ　電力変換装置
１０３　中央制御回路（制御回路）
Ｖ1　第１の所定電圧
Ｖ2　第２の所定電圧
Ｖ3　第３の所定電圧
Ｖdc1　前段ＤＣリンク電圧（第１の直流電圧）
Ｖdc2　後段ＤＣリンク電圧（第２の直流電圧） 10, 10A, 10B, 10C Power converter cell 11, 11A, 11B, 11C converter (first converter)
12, 12A, 12B, 12C DC / DC converter (second converter)
16, 16A, 16B, 16C pre-stage DC link capacitor (first capacitor)
17, 17A, 17B, 17C post-stage DC link capacitor (second capacitor)
100, 100 U, 100 V, 100 W Power converter 103 Central control circuit (control circuit)
V 1 the first predetermined voltage V 2 second predetermined voltage V 3 third predetermined voltage V dc1 preceding DC link voltage (first DC voltage)
V dc2 second stage DC link voltage (second DC voltage)

Claims (8)

  1. 　第１の交流電圧を第１の直流電圧に変換する第１の変換器と、前記第１の直流電圧を他の電圧に変換する第２の変換器と、前記第１の直流電圧によって充電される第１のコンデンサと、を有する電力変換器セルと、
    　前記第１の直流電圧に応じて前記第１の変換器の動作状態を変更しつつ、前記第１のコンデンサに対する充電を行わせる制御回路と、
    　を備えることを特徴とする電力変換装置。     A first converter for converting a first AC voltage to a first DC voltage, a second converter for converting the first DC voltage to another voltage, and charging by the first DC voltage A power converter cell having a first capacitor
    A control circuit for charging the first capacitor while changing the operating state of the first converter according to the first DC voltage;
    A power converter comprising:
  2. 　前記制御回路は、
    　前記第１の直流電圧を第１の所定電圧に近づけるように前記第２の変換器を動作させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。     The control circuit
    The power converter according to claim 1, wherein the second converter is operated so as to bring the first DC voltage close to a first predetermined voltage.
  3. 　前記制御回路は、
    　前記第１の直流電圧が、前記第１の所定電圧よりも低い所定の起動電圧以上であることを条件として、前記第１の直流電圧を前記第１の所定電圧に近づけるように前記第２の変換器を動作させる
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。     The control circuit
    The second DC voltage may be set so that the first DC voltage approaches the first predetermined voltage on condition that the first DC voltage is equal to or higher than a predetermined start-up voltage lower than the first predetermined voltage. The converter is operated. The power converter according to claim 2 characterized by things.
  4. 　前記第２の変換器は、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するものである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。     The power converter according to claim 1, wherein the second converter converts the first DC voltage into a second DC voltage.
  5. 　前記電力変換器セルは、前記第２の直流電圧によって充電される第２のコンデンサを備え、
    　前記制御回路は、前記第１の直流電圧が第２の所定電圧に達した後に、前記第２の変換器に前記第２のコンデンサを充電させる
    　ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。     The power converter cell comprises a second capacitor charged by the second DC voltage,
    The power conversion according to claim 4, wherein the control circuit causes the second converter to charge the second capacitor after the first direct current voltage reaches a second predetermined voltage. apparatus.
  6. 　前記第２の変換器は、前記第２のコンデンサを充電する際、前記第２のコンデンサに流れる電流が所定値以下になるように出力電流を制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。     The said 2nd converter controls an output current so that the current which flows into the said 2nd capacitor may become below in predetermined value, when charging the 2nd above-mentioned capacitor. Power converter.
  7. 　前記第２の変換器は、前記第２のコンデンサを充電する際、前記第２のコンデンサに流れる電流が所定値以下になるように出力電流を制御し、その後に、前記第２の直流電圧が第３の所定電圧に近づくように制御する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。     The second converter controls the output current such that the current flowing through the second capacitor becomes equal to or less than a predetermined value when charging the second capacitor, and thereafter, the second DC voltage The power converter according to claim 6, wherein control is performed so as to approach a third predetermined voltage.
  8. 　前記第２の変換器は、前記第２のコンデンサを充電する際、前記第１の直流電圧を第１の所定電圧に近づけるように動作しつつ前記第２のコンデンサを充電し、その後に、前記第２のコンデンサに流れる電流または前記第２の直流電圧に基づいて前記第２のコンデンサを充電する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。     When charging the second capacitor, the second converter operates to bring the first DC voltage close to a first predetermined voltage while charging the second capacitor, and thereafter, The power conversion device according to claim 5, wherein the second capacitor is charged based on a current flowing through the second capacitor or the second DC voltage.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3972101A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-23 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Modular conversion system with individual bridge outputs and stacked dc-link balancing by means of zero-vector switching
EP3972104A1 (en) * 2020-09-20 2022-03-23 Infineon Technologies Austria AG Pre-charge circuitry and method for electric power converter

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102450195B1 (en) * 2020-11-12 2022-10-04 효성중공업 주식회사 Startup method for Solid State Transformer and Converter using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020420A1 (en) * 2003-08-22 2005-03-03 The Circle For The Promotion Of Science And Engineering Power converter, motor drive, btb system and system linking inverter system
JP2017147812A (en) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社日立製作所 Electric power supply and initial charge control method
WO2017163508A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 三菱電機株式会社 Electric power conversion device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4512145B2 (en) * 2008-03-21 2010-07-28 ファナック株式会社 Motor control device
JP5675152B2 (en) 2010-04-09 2015-02-25 株式会社日立製作所 Power converter
US20130258725A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 General Electric Company Systems and Methods for Balancing UPS Source Currents During Unbalanced Load Transient Conditions
KR101677784B1 (en) * 2012-09-05 2016-11-18 엘에스산전 주식회사 Regenarative inverter device and inverter device using power cell unit
US9712070B2 (en) * 2013-06-04 2017-07-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
FI2940846T3 (en) * 2014-04-29 2024-04-17 Kone Corp A method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter
JP5997302B2 (en) * 2015-02-04 2016-09-28 ファナック株式会社 Motor drive device using a capacitor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020420A1 (en) * 2003-08-22 2005-03-03 The Circle For The Promotion Of Science And Engineering Power converter, motor drive, btb system and system linking inverter system
JP2017147812A (en) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社日立製作所 Electric power supply and initial charge control method
WO2017163508A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 三菱電機株式会社 Electric power conversion device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3972104A1 (en) * 2020-09-20 2022-03-23 Infineon Technologies Austria AG Pre-charge circuitry and method for electric power converter
US11728737B2 (en) 2020-09-20 2023-08-15 Infineon Technologies Austria Ag Pre-charge circuitry and method for electric power converter
EP3972101A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-23 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Modular conversion system with individual bridge outputs and stacked dc-link balancing by means of zero-vector switching
US11515777B2 (en) 2020-09-21 2022-11-29 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Cascaded conversion system and voltage equalizing control method thereof

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